淺析科技創新在南京長江第五大橋等工程建設中的應用

蒯振濤

（南京市公共工程建設中心，江蘇南京 210019）

0.引言

南京市公共工程建設中心主要負責南京市過江通道和高速公路等工程的建設，目前南京長江第五大橋、浦儀公路西段即將建成通車。我們認為在工程建設過程中注重科技創新，促進了工程的高質量發展。以科技創新推動和引領工程建設，做好科技攻關與推廣應用等工作，能為工程建設保駕護航[1]。

1.項目概況

1.1 南京長江第五大橋

按南京城市總體規劃（1991—2010），南京長江第五大橋是國務院批準的“五橋一隧”過江通道之一，在2014 年9 月國務院頒布的《長江經濟帶綜合立體走廊規劃（2014—2020）》中再次被列為過江通道重點建設項目，是205 國道和312 國道的重要組成部分。

項目位于南京長江三橋下游約5km 處，起于寧合高速浦口五里橋互通，之后橋梁向東，上跨濱江大道，以三塔斜拉橋跨越主江，途經梅子洲落地，在夾江以隧道形式順接已建成的江南青奧軸線及繞城公路，路線全長10.335km, 全線采用雙向六車道一級公路標準。南京長江五橋跨主江大橋采用三塔雙索面斜拉橋結構形式，為縱向鉆石型鋼殼混凝土索塔。主橋全長為1.796km，跨徑（80+218+2×600+218+80）m；隧道段全長1.755km，其中盾構段1.16km，盾構隧道外徑直徑15m。兩岸接線長4.45km。

路線全線設置互通式立交4 處，為五里橋互通式立交、豐子河路互通式立交、臨江路互通式立交、葡園路互通式立交。“路基和橋梁段設計行車速度為100km/h，路基寬度為30.5m（橋梁不含布索區）；隧道段設計行車速度80km/h，隧道段凈寬2×12.25m。”橋涵設計汽車荷載等級采用公路-I 級。

1.2 浦儀公路西段（104 國道浦泗立交至南京二橋段）

浦儀公路西段（104 國道浦泗立交至南京二橋段）是國道104 的組成部分，是南京繞城公路的重要組成部分。浦儀公路的建設是策應長江經濟帶發展戰略，保障國道暢通，對構筑南京繞城公路，完善南京沿江地區路網，促進區域經濟社會發展意義重大。建成通車后將實現南京城市快速一環的閉合，形成南京“快速一環+井字快速路”的快速路網布局，同時暢通了南京、揚州間聯系的最后一程，對兩地同城化發展具有重要意義。

浦儀公路西段（104 國道浦泗立交至南京二橋段）項目，路線全長約11.51km，位于南京市江北新區，路線以浦泗立交為起點，之后跨越夾江，途經八卦洲，與在建的和燕路過江通道交叉，止于南京二橋高速。項目主線采用一級公路技術標準建設，同時兼顧城市快速路功能。采用雙向六車道，設計速度100km/h。輔道按城市主干路標準建設，采用雙向六車道，設計速度50km/h。

全線設置浦泗、新化、八卦洲西、八卦洲4 處互通式立交，南浦路、浦珠路和五一河路3 處出入型互通，管理中心1 處。

2.特色與亮點

2.1 南京長江第五大橋

2.1.1 首次采用鋼殼—混凝土索塔

南京長江五橋跨江主橋中的索塔采用了“鋼殼混凝土新型組合索塔結構”[2]，這是世界首創，用這種結構的主要原因是由于南京長江五橋設計的承臺以上部分的高度達170 余m，而鋼殼混凝土新型組合索塔結構，能有效解決多跨斜拉橋中塔穩定性等問題。

2.1.2 首次采用“粗骨料活性粉末混凝土鋼混加勁箱梁”

流線型扁平整體箱型組合梁是南京長江五橋跨江主橋的主梁，南京長江五橋是世界上首次采用“粗骨料活性粉末混凝土橋面板結構”的大跨徑斜拉橋，全部寬度為35.6m。

2.1.3 首次采用全線預制拼裝橋梁

創新施工工藝，項目首次采用全線預制拼裝橋梁，預制廠預制，現場拼裝，能有效縮短工期，控制工程質量。

2.1.4 直徑最大的公路盾構隧道

南京長江五橋夾江隧道為國內直徑最大的公路盾構隧道，盾構開挖直徑達15.46m，管片外徑達15m。

南京五橋具有項目技術創新多，多項世界或國內首創技術，施工工藝復雜，工程管理要求高等特點。

2.2 104 國道浦泗立交—南京長江二橋段(浦儀公路西段)

2.2.1 采用新型鋼箱梁橋面

鋼箱梁橋面全寬54.4m，梁高4m，主跨500m，主跨可滿足 1 萬t 級海船雙向通航要求。

2.2.2 采用橋面視線簡潔的獨柱索塔分離式主橋的橋型

本橋區別于南京長江上已有多座形態各異的斜拉橋，采用橋面視線簡潔的獨柱索塔分離式主橋的橋型，簡潔高聳的獨柱塔形，給人以新穎、挺拔和耳目一新的視覺享受。全鋼索塔具有重量輕，地震反應小，塔形適應曲線變化、可減小基礎規模的優點，并且在工廠制造，顯著縮短架設工期。有別于雙柱塔，尤其有別于常規的雙柱混凝土塔，其特點就是“柔”。設計中通過對主橋的抗風性能、抗震性能和結構穩定性、拉索在塔上錨固方式、塔底錨固、結構穩定、船撞力和防撞設計等關鍵技術的研究確保了塔柱的安全。全鋼獨柱索塔的設計，在國內是首創，國外也未見同樣的鋼塔設計。

2.2.3 首座采用 BIM 正向設計的全鋼結構特大跨徑橋梁

首座采用BIM 正向設計的全鋼結構特大跨徑橋梁，很大程度上提高了設計過程的效率、大大減少了后期修改的工作量。另外，BIM 的3D 模型可為后續的施工、運維提供極大的便利，為大橋施工和運營期的管理工作提供直觀高效的信息化手段，對現代化的管理模式進行探索研究。

3.取得的成果

科技創新結出豐碩的成果[3]：2019 年12 月26 日，中國公路學會公布了“2019 年度中國公路學會科學技術獎”獲獎項目，由南京市公共工程建設中心等單位完成的“鋼殼—混凝土組合索塔關鍵技術”項目榮獲中國公路學會科學技術特等獎。“鋼殼—混凝土組合索塔關鍵技術”項目依托南京長江第五大橋工程建設，南京五橋跨江主橋是主跨跨徑為600m 的世界首座全鋼-混組合結構斜拉橋，索塔為鋼殼—混凝土組合結構，主梁為采用粗骨料活性粉末混凝土橋面板的輕型鋼—混組合梁。項目組研發了結構性能優、工業化程度高、建造速度快的鋼殼—混凝土組合索塔，在組合索塔受力機理、設計技術、施工技術等方面取得了重要突破，研究成果已成功應用于南京長江五橋的設計、施工中，經濟效益與社會效益顯著，推廣應用前景廣闊，研究成果得到了行業內專家的高度評價。2020年4 月“南京五橋建設管理信息化、數字化BIM 平臺研發與應用實踐”項目申報中國公路學會“交通BIM 平臺工程創新獎”。

4.結語

目前，南京長江五橋已實現主橋合龍，夾江隧道全線貫通，主橋正在進行景觀照明安裝調試；北接線進行照明燈桿吊裝，照明電纜敷設，路面進入收尾階段；夾江隧道路面施工完成，正在進行工作井內部砌筑及機電設備安裝；北接線五里橋互通區現澆箱梁基本完成，正在進行橋梁護欄等附屬工程施工；互通區地形整治。浦儀公路西段項目全線貫通，主橋完成荷載試驗，鐵路以東至八卦洲樞紐主線橋完成瀝青鋪裝；浦洲路段接線橋完成，鐵路段橋梁架梁完成。附屬工程、房建工程正在施工階段。“一橋飛架南北，天塹變通途”，科技不斷地改變著我們的世界，創造出一個又一個精品工程。